El tizón foliar (NCLB o Northern Corn Leaf Blight, en inglés), es conocido como una de las enfermedades del maíz más importantes, por las mermas en los rendimientos que genera. El hongo que la causa -Exserohilum turcicum- presenta una alta variabilidad genética y, a pesar de que a escala mundial se reportaron varias razas fisiológicas -o variantes- de la especie, hay un déficit de información para la Argentina y Brasil, así como sobre la presencia de genes de resistencia en híbridos de maíz cultivados en la región.

Por esto, investigadores del INTA, del Conicet y la Universidad Nacional del Noroeste de Buenos Aires (Unnoba) buscan conocer cuáles son las diferentes razas presentes en la región. Esta información es de relevancia para programas de mejoramiento genético ya que la incidencia de NCLB se encuentra en aumento en ambos países.

Debido al impacto que genera en el cultivo de maíz, una estrategia para el manejo integrado de enfermedades es el uso de híbridos resistentes. La resistencia está determinada por los genes propios de la planta que interfieren de forma total (resistencia cualitativa) o parcial (resistencia cuantitativa) con el crecimiento y desarrollo del patógeno.

En maíz, la resistencia cualitativa para controlar NCLB está determinada por los genes denominados "Ht". De hecho, para cada raza del patógeno existe un gen Ht de resistencia en la planta. De esta forma, la virulencia de las razas patógenas conocidas es designada de acuerdo al gen Ht que interviene.

"Un mayor conocimiento sobre la distribución de razas en las poblaciones de E. turcicum puede revelar indirectamente cuáles son los genes Ht más cultivados en estas regiones. Es por este motivo que realizamos una evaluación de raza de aislamientos de E. turcicum de la Argentina para guiar los programas de mejoramiento genético de maíz", explicó Juliana Iglesias, especialista en genética vegetal en la Estación Experimental Agropecuaria (EEA) Pergamino del INTA.

Iglesias es bióloga e integra un equipo de investigación que reúne a profesionales del ámbito internacional y local pertenecientes al INTA, al Conicet y a la Unnoba. "El cultivo de genotipos de maíz susceptibles a la enfermedad, así como la adopción de nuevas estrategias de manejo de cultivos, tales como fechas de siembra tardías, riego y sistemas de labranza cero, pueden afectar el ciclo de vida del patógeno y, en consecuencia, la gravedad de la enfermedad", detalló Iglesias acerca del alcance de la investigación.

El gen Ht, proveniente de la planta, recibe esta denominación en referencia al antiguo nombre del hongo Helminthosporium turcicum (Ht). "Es importante destacar un concepto fundamental en patología que es el de ‘reconocimiento', instancia que se da entre la planta y el patógeno", expresó María Belén Kistner -becaria INTA-Conicet- y agregó: "La resistencia resulta del reconocimiento gen a gen entre un gen de Avirulencia presente en una raza fisiológica o variante del hongo E. turcicum y un gen Ht del maíz".

Hay dos vías de control para NCLB. Por un lado, mediante la utilización de químicos, cuyo funcionamiento resulta limitado ya que al mutar las razas fisiológicas pueden volver obsoletos estos productos y sus efectos. Por otro lado, la resistencia genética a nivel de la planta como hospedante, la cual puede ser cualitativa (hacia una raza dada del patógeno) o cuantitativa (hacia muchas razas del patógeno).

Cabe destacar la magnitud de los efectos provocados por esta enfermedad: "En algunos países se reportaron pérdidas de rendimiento de hasta un 40 % cuando la planta de maíz hospedante es infectada por el hongo en el período comprendido entre las dos a tres semanas posteriores a la polinización", indicó Kistner quien señaló que a pesar de los informes sobre la frecuencia de razas de E. turcicum en todo el mundo, hay un déficit de información sobre la presencia de genes de resistencia a Ht en híbridos de maíz cultivados en la Argentina y Brasil.

Geolocalización de la población patógena

Conocer cuál es la distribución de razas de E. turcicum en áreas productoras de maíz resulta esencial al momento de desarrollar híbridos resistentes. En un trabajo conjunto entre Brasil, Alemania y la Argentina se muestrearon hojas de maíz con síntomas típicos de la enfermedad, pertenecientes a áreas de producción maicera en Argentina y Brasil. De esta manera se obtuvieron 184 aislados de E. turcicum monospóricos: 66 aislamientos de Argentina recolectados durante 2015, 2018 y 2019; 118 aislamientos de Brasil recolectados durante 2017, 2018 y 2019.

Los aislamientos se agruparon según el país y ubicación de origen. Dado que la temperatura y la intensidad de la luz pueden influir en el desarrollo de patógenos y el fenotipo expresado por algunos genes Ht se consideró el clima en el área muestreada para separar los aislamientos, según su región.

En la Argentina se recolectaron muestras de hojas de regiones con un clima templado o pampeano o clima subtropical; mientras que en Brasil fueron recolectadas muestras de regiones con un clima templado, subtropical de altitud o clima tropical. Para ambos países los programas de mejoramiento de maíz desarrollaron híbridos adaptados a las diferentes regiones agroecológicas en donde se produce este cereal.

Distribución geográfica y frecuencia de razas de E. turcicum

Los 184 aislamientos de campos de maíz en la Argentina y Brasil fueron clasificados en siete razas fisiológicas (0, 1, 2, 3, 23N, 3N y 13N) según lesiones cloróticas y necróticas que evidencian, o no, la respuesta de resistencia. En total 132 aislamientos (71,7 %) resultaron avirulentos en plantas portadoras de genes de resistencia a Ht, por lo que fueron designados raza 0. Los aislamientos de la raza 1 representaron 17,4 % del total de aislamientos seleccionados. Quince aislamientos (8,2 %) se clasificaron como raza 23N. Las razas 2, 3, 3N y 13N fueron identificadas en bajas frecuencias de 1,1 %, 0,5 %, 0,5 % y 0,5 %, respectivamente.

"En la Argentina, las regiones con clima pampeano-templado exhibieron un mayor número de razas y aislamientos", describió Iglesias quien detalló: "La mayoría de las cepas aisladas en Brasil provenían de regiones con un clima de altitud subtropical, por este motivo se destaca que los aislamientos recolectados en regiones subtropicales y tropicales fueron en su mayoría de raza 23N".

Para el caso de la Argentina la gran mayoría de los aislamientos eran de raza 0, con una frecuencia de aislamiento del 83,3 %, seguido de la raza 1 (6,2 %), la raza 23N (3,5 %), raza 2 (1,5 %), raza 3 (1,5 %), raza 3N (1,5 %) y raza 13N (1,5 %). Los resultados fueron similares en Brasil, donde el 65,3 % de los aislamientos pertenecían a la raza 0.

Impacto en la producción regional de maíz

La alta frecuencia de aislamientos de raza 0 proporciona evidencia de que la resistencia cualitativa basada en los genes Ht probados no se utiliza ampliamente en la Argentina y Brasil para controlar el tizón de la hoja del maíz del norte. "Esta información puede ser relevante para los productores y programas de mejoramiento ya que la incidencia de NCLB está aumentando en ambos países y la utilización de resistencia cualitativa podría ser rápidamente superada por nuevas variantes", concluye la bióloga de la EEA Pergamino.

Que gran parte de los híbridos de maíz comercializados en estos países no tenga los genes de resistencia Ht probada puede deberse a que la mayoría de los programas de mejoramiento pasaron al uso de la resistencia cuantitativa después de la virulencia de los genes Ht observada en las décadas de 1970 y 1980. "En estos países la resistencia cualitativa, combinada con la resistencia cuantitativa, puede ser una fuente de resistencia altamente eficaz contra las epidemias de NCLB", sugieren las investigadoras.

De la investigación también participaron Lucia Montenegro -becaria de grado, beca estímulo vocaciones científicas del Consejo interuniversitario nacional de la Unnoba- y Raquel Defacio -especialista en recursos genéticos de maíz y referente del Banco Activo del INTA Pergamino. El trabajo fue financiado por el proyecto INTA PD-I090 y SIB2019-Unnoba.